Теплотехнический расчет ограждающих конструкций (2)

метки: Конструкция, Ограждать, Расчет, Теплотехнический, Таблица, Давление, Коэффициент, Принимать

Система отопления — водяная двухтрубная тупиковая с верхним расположением подающей магистрали.

Отопительные приборы — радиаторы типа М-140-АО

Расчётная температура воды в теплосети — ТГ=133oC, Т0=70oC

Перепад давления на вводе в здание — 75 кПа

Вентиляционные каналы — приставные

Климатические характеристики района строительства

Климатические характеристики района строительства, необходимые для теплотехнического расчета ограждающих конструкций и систем отопления и вентиляции представлены в виде таблицы 2.1.

Таблица 2.1

Район строительства	tH5, oC	tXM, oC	XM, %	tОТ.ПЕР, oC	ZОТ.ПЕР,сут.	VB, м/с	Зона влажности
Барнаул	-39	-17,5	79	-7,7	221	5,9	сухая

Где:

• tH5-средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92([1], таблица 1);
• tXM — средняя температура наружного воздуха за отопительный период со средней суточной температурой воздуха ?8oC ([1], таблица 1);
• XM — средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца ([1], таблица 1);
• tОТ.ПЕР — температура наружного воздуха наиболее холодного месяца ([1], таблица 1);
• ZОТ.ПЕР — продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой воздуха ?8 oC([1], таблица 1);
• VB — расчетная скорость ветра, равная максимальной из средних скоростей по румбам за январь ([1], таблица 1);

Зона влажности принимается в соответствии с картой зон влажности

Расчетные параметры воздуха в помещениях

Средняя оптимальная температура воздуха в помещениях tB, принятая по [4], приведена в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Значение tBдля помещений, oC	Относи-тельная влажность, В, %
Жилая комната	Лестничная клетка	Кухня	Ванная, совмещенный санузел	Туалет	Коридор квартиры
угловая	рядовая
23	21	17	20	25	20	20	55

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ

Целью теплотехнического расчета является определение коэффициента теплопередачи отдельных ограждающих конструкций здания исходя из обеспечения требований теплозащиты здания.

Теплотехнические показатели материальных слоев наружной стены

Заданная конструкция стены представлена на рис. 3.1. Теплотехнические показатели материальных слоев наружной стены выбраны по приложению 3 [2] и приведены в таблице 3.1.

Рис. 3.1

1.Керамзитобетон

2. Пенобетон

3. Термозитобетон

4. Раствор цементно-песчаный

Примечание:х — расчётная толщина утеплителя

Таблица 3.1

Наименование материалов	Условия эксплуатации ограждений*	Плот-ность0, кг/м3	Коэффициенты
			Теплопро-водности , Вт/мoC	Тепло-усвоения S, Вт/м2oC	Паропрони-цаемости , кг/мчПа
Керамзитобетон	А	1200	0,44	6,36	0,11
Пенобетон	А	400	0,14	2,19	0,23
Термозитобетон	А	1400	0,44	6,87	0,098
Раствор цементно-песчаный	А	1800	0,76	9,60	0,09

*Примечание: условия эксплуатации ограждений приняты поприложению 2 [2] с учетом того, что в помещении нормальный влажностный режим (см. таблицу 1, [2])

Определение приведенного сопротивления теплопередаче наружных ограждений и толщины слоя утеплителя наружной стены

Приведенное сопротивление теплопередаче R0ПР следует принимать не менее требуемых значений, определяемых исходя из санитарно-гигиенических условий (R0ТР) и условий энергосбережения (R0Э):

R0ПР?R0Э,R0ТР, где

R0Э- экономически целесообразное сопротивление теплопередаче;

• R0ТР- минимальное требуемое из комфортных условий сопротивление теплопередаче;
• R0ЭиR0ТР определяются в соответствии с [2].

Требуемое сопротивление теплопередаче R0ТР(м2oC/Вт) ограждающих конструкций (кроме окон и дверей) рассчитывается по формуле:

(3.1)

где

tВ= 20oC- расчетная температура внутреннего воздуха, принята по [5];

• tн5= -39 oC — средняя температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки (см. таблицу 2.1);
• tН — нормативный температурный перепад между температурой воздуха в помещении и внутренней поверхности наружного ограждения;
• принимается по таблице 2*,[2];

• n — коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху;
• принимается по таблице 3*,[2];

• В — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения; принимается по таблице 4*,[2].

Значения tН, n, В, а также Н- коэффициента теплоотдачинаружной поверхности ограждения, принимаемого по таблице 6*,[2], сведены в таблицу 3.2

Таблица 3.2

Наименование ограждающих конструкций	tН, oC	n	В, Вт/м2oC	Н, Вт/м2oC
Наружная стена	4	1	8,7	23
Покрытие и перекрытие чердачное	3	0,9	8,7	12
Перекрытие над подвалом	2	0,6	8,7	6

Вычисляем R0ТРдля трёх типов ограждающих конструкций по формуле 3.1:

Наружная стена: м2oC/Вт

Покрытие и перекрытие чердачное м2oC/Вт

Перекрытие над подвалом м2oC/Вт

R0Энаходим с помощью линейной интерполяции в соответствии с найденным значением ГСОП, которое вычисляется по формуле 3.2:

ГСОП = (tВ — tОТ.ПЕР.)ZОТ.ПЕР. (3.2)

где ГСОП -градусо-сутки отопительного периода

Вычисляем ГСОП по формуле 3.2:

ГСОП = (20 — (-7.7)) 221=6121,7

В соответствии с полученным значением ГСОП, по таблице 1а найдем R0Э

Значения R0Эи R0ТР представим в таблице 3.3

Таблица 3.3

Наименование ограждающих конструкций	R0ТР, м2oC/Вт	R0Э, м2oC/Вт
Наружная стена	1,70	3,54
Чердачное перекрытие	2,03	4,66
Перекрытие над холодным подвалом	2,03	4,66

R0ПР для наружной стены принимаем равным R0Э = 3,54 м2oC/Вт.

Теперь вычислим необходимую толщину х слоя утеплителя в наружной стене.

R0Р, м2oC/Вт- расчетное сопротивление теплопередаче наружного ограждения (стены), вычисляется по формуле 3.3 [2]:

(3.3)

где

r-коэффициент теплотехнической однородности конструкции, принимаемый по приложению 13[2] или ГОСТ 26254-84.По указанию преподавателя в данной работе r=1;

• RTi- термическое сопротивление теплопередаче отдельного материального слоя, м2oC/Вт, которое определяется по формуле 3.4 [2]:

(3.4)

где

i-толщинаi-ого слоя конструкции, м;

i-теплопроводностьi-ого слоя конструкции, Вт/мoC

Тогда термическое сопротивление теплопередаче слоя утеплителя RУТ, определяем по формуле 3.5

(3.5)

Откуда,

м2oC/Вт

Толщина утеплителя из формулы 3.4 равна:

РУТ=2,330,14=0,326 м, с округлением принимаем окончательную толщину утеплителя равнойОКУТ=0,33 м.

В соответствие с этим найдёмR0Р.ОК из формулы 3.3:

м2oC/Вт

Коэффициент теплопередачи наружной стены находится по формуле 3.6

(3.6)

Вт /м2oC

Проверка отсутствия конденсации водяных паров в толще наружной стены

Конденсация водяных паров в толще ограждающей конструкции возможна, если в любом сечении ограждения, перпендикулярном направлению теплового потока, парциальное давление водяного пара ex больше парциального давления водяного пара, соответствующего состоянию насыщения воздуха Ех.

Для нахождения Ех необходимо определить распределение температуры по сечению стены. Для этого рассчитаем температуруtxiна границах слоев, а также в середине слоя утеплителяв толще наружной стены по формуле 3.7:

(3.7)

где

• сопротивление теплопередаче от воздуха помещения дорассматриваемого сечения Х, м2oC/Вт, определяемое по формуле 3.8

(3.4)

Сечения нумеруются последовательно, начиная с сечения на границе воздуха помещения и стены (см. рис 3.2)

Рис. 3.2

Расчёт txi представим в виде таблицы 3.4:

Таблица 3.4

№ сечения	, м2oC/Вт	, м2oC/Вт	txi, oC
Воздух помещения	0	0	tB=20
1	0	RB=1/8,7=0,115	18,791
2	0,026	0,141	18,514
3	0,795	0,937	10,146
4	1,179	2,115	-2,253
5	1,179	3,294	-14,652
6	0,227	3,521	-17,043
Наружный воздух	RН=1/23=0,043	3,565	tН=-17,5

Определим парциальное давление водяного пара, соответствующего состоянию насыщения воздухав соответствии с полученными значениями txiс помощью линейной интерполяции известных значений (см. [2]):

ЕВ=2338,5 Па, Е1=2170,55 Па, Е2=2133,6 Па, Е3=1240,88 Па, Е4=515,71 Па, Е5=193,72 Па, Е6=155,62 Па, ЕН=150,74 Па.

Рассчитаем парциальные давления водяных паров в наружном и внутреннем слоях воздуха по формуле 3.5

e=E(3.5)

где

• относительная влажность воздуха, доли единицы

еВ= ЕВ В = 2338,5 0,55 = 1286,18 Па

еН= ЕН ХМ = 150,74 0,79 = 119,08 Па

Определим распределение парциального давления водяных паров в характерных сечениях стены, которое вычисляется по формуле 3.6:

(3.6)

где

RОП- общее сопротивление паропроницанию конструкции стены, м2чПа/мг, определяемое по формуле 3.7:

(3.7)

где

RПВ = 0,0267м2чПа/мг- сопротивление влагообмену на внутренней поверхности ограждения,

RПН = 0,0053м2чПа/мг- сопротивление влагообмену на внешней поверхности ограждения,

i-коэффициент паропроницаемости материала, кг/мчПа, см. Таблицу 3.1.

Рассчитаем RОП:

кг/мчПа

Вернемся к формуле 3.6, в которой:

• сопротивление паропроницанию от воздуха помещения дорассматриваемого сечения Х, м2чПа/мг, определяемое по формуле 3.8

(3.8)

Расчёт еxi представим в виде таблицы 3.5:

Таблица 3.5

№ сечения	txi, oC	, м2чПа/мг	, м2чПа/мг	еxi, Па	Еxi, Па
Воздух помещения	tB=20	0	0	1286,18	2338,50
1	18,791	0	RПВ=0,0267	1281,13	2170,55
2	18,514	0,222	0,249	1239,09	2133,60
3	10,146	3,571	3,820	563,48	1240,88
4	-2,253	0,717	4,538	427,77	515,71
5	-14,652	0,717	5,255	292,06	193,72
6	-17,043	0,909	6,164	120,08	155,62
Наружный воздух	tН=-17,5	RПН=0,0053	6,169	119,08	150,74

По результатам расчётов на рис. 3.2 построены графики:

распределения температуры (t, oC),

парциального давления водяного пара (е, Па)

давления насыщенного пара (Е, Па).

В заштрихованной области парциальное давление водяного пара больше давления насыщенного пара: еx>Ex, эта область является зоной возможной конденсации водяных паров.

Плоскость возможной конденсации совпадает с наружной поверхностью утеплителя. Необходимо определить допустимость конденсации.

Конденсация водяных паров допустима, если сопротивление паропроницанию RПх ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации, т.е. RПх=5,255 м2чПа/мг) должно быть не менее требуемого RТРП1 сопротивления паропроницанию [2].

Требуемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации определяется по формуле 3.9:

(3.9)

где

RПН= 0,0053+ 0,909 = 0,914 м2чПа/мг — сопротивление паропроницанию части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации, определяемое в соответствии с формулой 3.8 и таблицей 3.5;

• еВ= 1286,18 Па- упругость водяного пара внутреннего воздуха при расчетной температуре и влажности этого воздуха, Па (см. формулу 3.5);
• еНГ-средняя упругость водяного пара наружного воздуха за годовой период, определяемая согласно[1];

ЕГ упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации за

годовой приод эксплуатации, определяемая по формуле 3.9:

ЕГ = (ЕЗzЗ+ЕВОzВО +ЕЛzЛ)/12(3.9)

в которой

zЗ, zВО, zЛ-продолжительность, соответственно, зимнего (с tH< -5 oC), весенне-осеннего (-5 oC<tH< 5 oC) и летнего (tH> 5 oC) периодов, мес;

• ЕЗ, ЕВО, ЕЛ — упругости водяного пара, принимаемые по температуре в плоскости возможной конденсации, определяются при средней температуре наружного воздуха, соответственно, зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов.

Среднемесячные температуры в районе строительства представлены в таблице 3.6 (см. [1])

Таблица 3.6

Месяц

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Год

tH, oC

-17,5

-16,1

-9,1

2,1

11,4

17,7

19,8

16,9

10,8

2,5

-7,9

-15,0

1,3

Период

З

ВО

Л

ВО

З

zЗ = 6 мес, zВО = 2 мес, zЛ= 5 мес

tЗ = (-17,5 — 16,1 — 9,1 — 7,9 — 15,0) / 5 = -13,12oC,

tВО = (2,1 + 2,5) / 2 = 2,30oC,

tЛ= (11,4 + 17,7 +19,8 + 16,9 + 10,8) / 5 = 15,32oC

Для нахождения Ех необходимо определить температуру в сечении 5 стены в зависимости от температуры наружного воздуха. Для этого рассчитаем температуруtxiна границах слоев, а также в середине слоя утеплителяв толще наружной стены по формуле 3.7:

ЕЗ, ЕВО, ЕЛнаходим с помощью интерполяции известных значений (см.[2]) для найденных значений температур:

ЕЗ= 222,03 Па, ЕВО = 721,79 Па, ЕЛ = 1742,04 Па

Тогда по формуле 3.9:

ЕГ = (222,03 5 + 721,79 2 + 1742,04 5) / 12 = 938,66 Па

Упругость водяного пара наружного воздуха по месяцам в районе строительства представлены в таблице 3.7 (см. [1]):

Таблица 3.7

Месяц	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
еH, oC	150	170	270	520	770	1230	1570	1370	940	560	300	190

Тогда еНГ = (150 + 170 + 270 + 520 + 770 + 1230 + 1570 + 1370 + 940 + 560 + 300 + 190) / 12 = 670 Па.

А, значит ,

м2чПа/мг,

Так как RПх=5,255м2чПа/мг>RТРП1 = 1,182 м2чПа/мг, то меры по дополнительной пароизоляции не требуются.

Выбор заполнения световых проемов по сопротивлению воздухопроницанию

Сопротивление воздухопроницанию RИ устанавливаемых окон и балконных дверей жилых и общественных зданий должно быть не менее требуемого сопротивления воздухопроницанию RИТР, м2чПа/кг, определяемого по формуле 3.10:

(3.10)

где

GH = 6 кг/(м2ч)-нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций (окон в деревянных переплетах), принимаемая по таблице 12* [2];

• Дp0 = 10 Па — разность давления воздуха, при которой определяется сопротивление воздухопроницанию RИ.

Дp-разность давлений на наружной и внутренней поверхности ограждающих конструкций, Па, определяется по формуле 3.11:

(3.11)

где

H-высота здания от середины окна первого этажа до устья вентиляционной шахты, м;

• VB-см. таблицу 2.1

H = HЭ + 0,3 + HЭ + 0,5 + HШ — (0,8+0,51,8) = 3+0,3+3+3,6+0,5-1,7=8,7 м

сН, сВ-плотности воздуха соответственно при температуре tH5и tB, кг/м3, определяемые по формуле 3.12:

с=353/(273+t)(3.12)

сН = 353 / (273 + (-39)) = 1,509 кг/м3, сВ = 353 / (273 + 20) = 1,205 кг/м3

Теперь мы можем найти Дp, а потом и RИТР:

Дp = 5,4 8,7 (1,509 — 1,205) + 0,3 1,509 5,92 = 30,04 Па

м2чПа/кг

Принимаем тройное остекление в деревянных переплетах с двумя уплотненными пенополиуретаном притворами:

• RИ = 0,44 м2чПа/кг;

RОК=0,52 м2oC/Вт — сопротивление окон теплопередаче,

К = 1/ RОК = 1 / 0,52 = 1,923 Вт/(м2oC)

Расчет коэффициентов теплопередачи ограждающих конструкций

Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции определяется по формуле 3.13:

К=1/R0(3.13)

для наружной стены К = 0,281 Вт/(м2oC) (см. пункт 3.2)

для чердачного перекрытия К=1/4,66=0,215 Вт/(м2oC), см. таблицу 3.3

для перекрытия над подвалом К=1/4,66=0,215 Вт/(м2oC), см. таблицу 3.3

для окон К = 1 / 0,52 = 1,923 Вт/(м2oC)

для двойных наружных дверей К = 2,3 Вт/(м2oC)

для одинарных наружных дверей К = 2,9 = 0,478 Вт/(м2oC)

для люка на чердак К = 4,6 Вт/(м2oC)

для внутренних стен в подвалеК = 0,281 Вт/(м2oC)

для неутепленного пола на грунте:1-ая зона — 0,48Вт/(м2oC), 2-ая зона — 0,23 Вт/(м2oC), 3-я зона — 0,12Вт/(м2oC), 4-ая зона — 0,07 Вт/(м2oC)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

Нумеруем помещения трехзначным числом (первая цифра — этаж, вторая и третья — номер комнаты) с левого верхнего угла здания и далее по часовой стрелке.

Тепловая мощность системы отопления определяется для каждого помещения:

рядовая и угловая комната: QЖК =QТП+QИ(В)-QБ

кухня: QК =QТП +QИ -QБ

лестничная клетка: QЛК =QТП +QИ

QТП- теплопотери через ограждающие конструкции, Вт;

• QИ(В)- большее значение из теплозатрат на подогрев воздуха, поступающего вследствие инфильтрации QИили необходимого для компенсации нормируемой естественной вытяжки из помещений квартирыQВ, Вт;
• QИ- теплопотери на нагрев инфильтрующегося воздуха, Вт;
• QВ — теплопотери на нагрев вентиляционного воздуха, Вт;
• QБ- бытовые тепловыделения в помещение, Вт.

Расчет тепловых потерь через ограждающие конструкции

Теплопотери через ограждающие конструкции помещения, разность температур воздуха по обе стороны которых больше 3oC, находят по формуле 4.1:

(4.1)

где

К0 — коэффициент теплопередачи отдельной ограждающей конструкции,

tH — расчетная температура холодного периода года (tH5) при расчете теплопотерь через наружные ограждения или температура более холодного помещения при расчете теплопотерь через внутренние ограждения;

• tB — принимается по таблице 2.2;
• А — площадь ограждения, м2;
• коэффициент, учитывающий добавочные потери, принимается в долях от основных теплопотерь.

Добавочные теплопотери на ориентацию наружных стен, окон и дверей в долях от основных принимают в зависимости ориентации:

север, северо-восток, северо-запад — 0,1,

запад и юго-восток — 0,05,

юго-запад и юг — 0.

Добавочные потери теплоты, связанные с поступлением холодного воздуха через наружные двери, принимают в размере 0,27Н для двойных дверей с тамбуром между ними и 0,22Н для одинарных, где H — высота здания от уровня земли до устья вентиляционной шахты, Н = 1 + 3 + 3 + 0,5 + 3,6 = 11,1 м.

Теплозатраты на подогрев инфильтрующегося воздуха

Теплозатраты QИ на подогрев воздуха, поступающего преимущественно через заполнения световых проемов, Вт, рассчитываются по формуле 4.2:

(4.2)

где

с = 1,005 кДж / (кгоС) — массовая теплоемкость воздуха,

к = 1 — коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев воздуха встречным тепловым потоком;

А0- площадь всех окон в помещение, м2,

G0-количество воздуха, поступающего в помещение в течение часа через 1 м2 окна, кг/м2ч, определяемое по формуле 4.3:

(4.3)

где

Rи = 0,44 м2чПа/кг — сопротивление воздухопроницанию окна (см. п. 3.4),

Дpi-расчетная разность давлений, которая с достаточной степенью

точности рассчитывается по формуле 4.4:

?p=9.81(H- hi)(сн- св)+0.5 снVв2(ee,п- ee,р)ki- Pei (4.4)

где

H = 11,1 м-высота здания от уровня средней планировочной отметки земли до устья шахты (см. п.4.1);

• hi-расчётная высота от уровня земли до верха окон, балконных дверей, дверей , ворот, проемов или до оси горизонтальных или середины вертикальных стыков стеновых панелей соответствующего этажа, м;

• V = VВ = 5,9 м/с — скорость ветра, принимаемая равной VВ из таблицы 2.1;
• сн= 1,509 кг/м3, св= 1,205 кг/м3 — плотности соответственно наружного воздуха и воздуха в помещении, см.

п. 3.4.

сe,п, сe,р-аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания, принимаемые по [6] и в данном случае равны 0,8 и 0,6 соответственно.

ki- коэффициент учёта изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты рассматриваемого этажа здания над уровнем земли,принимаемый по [6]; для малоэтажных зданий можно принять ki = 0,65.

Pei- расчётные потери давления в естественной вытяжной системе, принимаемые равными расчётному естественному давлению, Па, вычисляемому по формуле 4.5:

pei = 9.81 ДHi (сS- сB) (4.5)

где

ДHi- разность отметок устья вытяжной шахты и середины вытяжной решетки, м.

сS — плотность воздуха при температуре 5оС, определяется по формуле 3.12:

сs= 353 / (273 + 5) = 1,27 кг/м3

Расчет теплозатрат на подогрев инфильтрующегося воздуха представлен в виде таблицы 4.2.

Таблица 4.2

Расчет теплозатрат на подогрев воздуха необходимого дли компенсации естественной вытяжки из жилых комнат

Теплозатраты на подогрев воздуха необходимого для компенсации естественной вытяжки из жилых комнат QВ рассчитываются по формуле 4.5:

Qв=0.278 ссвln(tВ — tН5) An(4.5)

с = 1,005кДж / (кгоС)- из пункта 4.2;

• Аn — площадь пола жилой комнаты, м2;
• ln- удельный нормативный расход приточного воздуха, принимаемый равным 3 м3/чел на 1 м2 жилых помещений, если общая площадь квартиры не более 20 м2/чел [3].

Расчет представлен в виде таблицы 4.3.

Бытовые тепловыделения

Бытовые тепловыделения (теплопоступления)QБ, Вт, рассчитываются для жилых комнат и кухонь по формуле 4.6:

QБ = 17An(4.6)

где

An- площадь пола жилой комнаты или кухни, м2

Расчет также представлен в таблице 4.3

Таблица 4.3

Тепловая мощность системы отопления

Тепловая мощность системы отопления рассчитывается на основе балансовых уравнений для каждого помещения, поэтажно и по всему зданию. Расчет приведен в таблице 4.4.

Таблица 4.4

Определим также удельную отопительную характеристику жилого здания qУД, Вт/(м3оС) по формуле 4.7:

(4.7)

где

VЗД — объем надземной части здания по наружным размерам без чердака, м3;

КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

В соответствии с заданием принимаем:

Система отопления — водяная двухтрубная тупиковая с верхним расположением подающей магистрали.

Отопительные приборы — радиаторы типа М-140-АО

Теплоснабжение-от городской водяной тепловой сети;

Расчетная температура воды в теплосети:T1 =133 °С, Т2 =70 °С

Температура воды в системе отопления -tГ = 95°С, t0 = 70 °С

Перепад давления на вводе в здание -75кПА

Присоединение системы отопления к теплосети — по элеваторной схеме.

Отопительные приборы размещаем открыто, у наружных стен, в первую очередь, под окнами на расстоянии 60 мм от чистого пола и 25 мм от стены, кроме лестничной клетки [7].

Длина отопительного прибора должна быть не менее 50% длины светового проема. У каждого отопительного прибора устанавливают кран двойной регулировки на подающей подводке.

На лестничной клетке стояк отдельный и отопительный прибор ставится только в нижней части здания. Нагрузка на этот прибор равна 1/3 от теплопотерь лестничной клетки. Также на этот стояк ставится отключающее устройство — вентиль.

Нумеруем стояки по часовой стрелке, начиная с левого верхнего помещения. При длине подводки:

до 1 м-её прокладывают горизонтально,

более 1 м -с уклоном: на подающей — к прибору, на обратной — к стояку.

Стояки располагаем открыто на расстоянии 15-20 мм от стены. Рекомендуется размещать стояки в углах, образуемых наружными стенами, по возможности объединять несколько отопительных приборов в один стояк.

Магистральные трубопроводы прокладываются открыто. Подающие и обратные магистрали прокладывают таким образом, чтобы при движении воды было 4 ветви с примерно одинаковой тепловой нагрузкой. Каждая ветвь должна иметь пробковые проходные краны в нижней точке для слива воды. Магистрали прокладываются с уклоном 0,003, обеспечивающим удаление воздуха и опорожнение системы. В конце каждой ветви, перед последним стояком, устанавливаются воздухосборники.

Тепловой пункт располагается в подвале. Элеваторный узел крепится на кронштейнах к капитальным стенам подвала на высоте, удобной для обслуживания запорно-регулирующей арматуры. Ось элеватора располагается на высоте 1,1 м от пола, обратный трубопровод — ниже элеватора на 0,6 м.

Расчет и подбор элеватора

Элеватор выбирается по диаметру горловины dГв зависимости от располагаемой разности давлений в подающем и обратном теплопроводе на вводе в здание. Диаметр горловины элеватора dГ, мм, определяется по формуле 5.1:

(5.1)

где

GСО- расход воды в системе отопления, определяемый по формуле 5.2:

(5.2)

где

QОТ = 44443,6 Вт — тепловая мощность системы отопления всего здания;

• ДРСО — насосное давление, создаваемое элеватором, Па, определяется по формуле 5.3:

(5.3)

ДpТС- разность давления в теплопроводах теплосети на вводе в здание, 75кПа;

• u — коэффициент смешения в элеваторе, определяется по формуле 5.4:

(5.4)

Принимаем ближайший стандартный элеватор №1, имеющий параметры:

диаметр горловины dГ = 15мм,

диаметр трубы dУ = 40мм,

длина элеватора L = 425мм. (По прил. 8 методических указаний.)

Согласно принятых параметров рассчитаем диаметр сопла dСпо формуле 5.5:

(5.5)

Гидравлический расчет системы отопления

Гидравлический расчет трубопроводов сводится к подбору диаметров подводок, стояков и магистралей таким образом, чтобы при заданном циркуляционном давлении к каждому прибору поступало расчетное количество теплоты (теплоносителя), равное тепловой мощности системы отопления данного помещения.

Для расчета необходимо выделить главное циркуляционное кольцо, проходящее через наиболее удаленный и нагруженный стояк наиболее нагруженной ветви. В нашем случае, расчет главного циркуляционного кольца будем проводить через стояк № 1.

Определим расчетное циркуляционное давление для главного циркуляционного кольца по формуле 5.6:

(5.6)

где

Б — коэффициент, для двухтрубных систем, равный 0.4;

• ?РСО= — насосное давление, передаваемое элеватором в систему отопления, равно 8436Па;

?Ре — естественное давление от остывания воды в отопительных приборах,

Па, определяемое по формуле 5.7 (для двухтрубных систем):

• ?Ре = 6,3h(tГ -t0); (5.7)

где

h — высота расположения центра прибора первого этажа относительно оси элеватора, м;

• tГ= 95єС- температура воды в подающей магистрали отопления;
• t0= 70єС — температура воды в обратной магистрали;
• h=1,80 м (см. аксонометрическую схему и схему элеваторного узла);

РЦ = 8436 + 0,4 •6,3

• 1,8
• (95 — 70) =8549,4 Па

Расчет двухтрубного стояка ГЦК

Определяют длину труб стояка от подающей до обратной магистрали, включая подводки к приборам. Находят количество воды G (по формуле 5.2).Задают диаметры труб таким образом, чтобы скорость движения воды не превышала 1 м/с, и по номограмме для G определяют удельные потери давления Py, Па/м, на 1 погонный метр трубы, учитывающие потери на трение и в местных сопротивлениях. Тогда потери давления на участке вычисляются по формуле 5.8:

РСТ= PУ •l, (5.8)

где l — длина участка стояка или магистрали, м.

Полные потери давления в стояке должны быть в пределах (0,1-0,15)РЦ.

Расчет магистралей.

Потери давления в магистралях РМАГ составляют 0,9(РЦ-РСТ).

В таблицу 5.1 заносят номера участков, их тепловые нагрузки и длины. Определяют количество воды на участках G, кг/ч. Ориентировочные удельные потери давления в магистралях РУ.ОРрассчитываются по формуле 5.9:

(5.9)

где ?lМАГ — суммарная длина всех участков магистралей ГЦК, м.

Диаметры труб подбирают таким образом, чтобы скорость движения воды не превышала 1 м/с и удельные потери давления РУ, определяемые по номограмме, были бы наиболее близки к РУ.ОР. По принятому диаметру труб и фактическому расходу воды по той же номограмме определяют фактические удельные потери давления Ру и скорость движения воды V. Значения Ру,V записываются в таблицу 5.1, затем вычисляют полные потери давления на участках по формуле 5.8 по всему ГЦК.

Расчёт ГЦК считается законченным, если запас давления, определяемый по формуле 5.10, равен 5-10%:

РЗАП=(РЦ- РЦК)/РЦ •100%(5.10)

где

РЦК= РМАГ+РСТ- суммарные потери давления на всех участках магистралей и стояке ГЦК, Па. Если РЦК больше РЦ, значит, диаметры труб занижены.На участках следует увеличить диаметры труб и сделать пересчёт потерь давления. Если значения РЦК окажется значительно меньше РЦ, то следует уменьшить диаметры труб отдельных участков, потери давления на которых малы.

Расчеты сведены в таблицу 5.1.

Предварительный расчет:

0,15РЦ = 8549,4 0,15 = 1282,5 Па

РСТ= 3289,04>> 1282,5 Па, поэтому принимаем диаметр труб стояка — 15 мм вместо 10.

РСТ= 1364,5 ? 1282,5 Па, но если увеличить диаметр труб ещё, то потери давления на стояке составят намного меньше 10% от РЦ (около 2%).

PМАГ=0,9(8549,4 -1364,5)=6467 Па, LМАГ=54,7 м, РУ.ОР. = 118 Па/м.

РЦК= 6986,9 + 1364,5= 8351,4 Па

РЗАП = (8549,4 — 8351,4) / 8549,4 100% = 2,3% < 5%

Окончательный расчет:

Принимаем диаметр участка №15 32 мм вместо 25 мм, чтобы увеличить запас:

РЗАП = (8549,4 — 7982,3) / 8549,4 100% = 6,6%.

5.4 Расчет поверхности и подбор отопительных приборов:

Для расчета по заданию принимаем тип отопительных приборов — радиатор чугунный секционный М-140-АО.

Техническая характеристика (для одной секции):

номинальный тепловой поток одной секции qH =595 Вт/секц.

Требуемое число секций отопительного прибора рассчитывается по формуле 5.11:

(5.11)

где

Qоп — тепловая нагрузка на прибор, Вт

qоп- расчетный тепловой поток одной секции, Вт/секц, вычисляемый по формуле 5.12:

(5.12)

где

qH = 595 Вт/секц — номинальный тепловой поток одной секции, Вт/секц;

• n, p — экспериментальные показатели, учитывающие влияние типа отопительного прибора, направление движения и количество проходящей воды;

1 — коэффициент, учитывающий направление движения воды в приборе;

• Дt- разность средней температуры воды в радиаторе и температуры воздуха в помещении, oC, можно найти по формуле 5.13:

Дt = 0,5 (tВХ+tВЫХ) — tВ(5.13)

где

tВХ ?tГ = 95 oC, tВЫХ ?t0 = 95 oC

Значение коэффициента приборов в1 и показателей степени n и р берутся из таблицы 5.2.

Таблица 5.2

Схема подводки теплоносителяк прибору	Значения коэффициентов
	n	в1	р
Сверху — вниз	0,32	1	0,03
Снизу — вверх	0,15	0,89	0,08
Снизу — вниз	0,24	0,79	0,07

Отметим, что при двухтрубной системе у всех приборов схема присоединения сверху-вниз.

Расчет приборов сведён в таблицу 5.3.

Полученное число секций NP округляют до целого N уст следующим образом:

если десятичная часть больше 0,28 — в сторону увеличения,

если меньше или равна 0,28 — в сторону уменьшения.

Таблица 5.3

КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ

В соответствии с [8] в жилых зданиях квартирного типа массового строительства предусматривается естественная канальная вытяжная вентиляция с удалением воздуха из совмещённого санузла, ванной, туалета и кухни. Приток воздуха — неорганизованный через неплотности ограждающих конструкций, открываемые форточки.

Расчет воздухообмена в помещениях

Воздухообмен рассчитывают для каждой типовой квартиры. Количество приточного воздуха для жилых комнат LЖК, мі/ч , определяют по формуле 6.1:

• LЖК = 3 АП ;(6.1)

где

АП — площадь пола жилых комнат, м2;

3 — количество приточного воздуха в м3/м2ч жилых помещений при общей площади квартиры не более 20 м2/ч[3].

Воздухообмен в кухнях и санузлах, мі/ч, принимаем по [8] и записываем в таблицу 6.1:

Таблица 6.1

Наименование помещения	Нормативный воздухообмен, м3/ч
Кухня с 4-х конфорочной газовой плитой	90
Ванная	25
Уборная индивидуальная	25

За расчётный воздухообмен квартиры принимают большую часть из двух величин: суммарного воздухообмена для жилых комнат или суммарного воздухообмена для помещений общего пользования(кухни, ваннойи пр.).

Удаление воздуха из квартиры осуществляют через вытяжные решетки и каналы, располагаемые в кухнях, санузлах, ванных и пр.

Произведем расчет воздухообмена квартир, см. таблицу 6.2.

Таблица 6.2

№ пом.	Ап, м2	Lжк, м3/ч	Lк, м3/ч	Lв, м3/ч	Lу, м3/ч	Lнежил. м3/ч	Lрасч м3/ч
Квартира 1, 4	66,4	199,2	90	25	25	140	199,2
Квартира 2, 3	40,4	121,2	90	25	25	140	140

Конструирование систем вытяжной вентиляции

В соответствии с заданием принимаем: вытяжная система вентиляции — естественная канальная с приставными каналами. Вентиляционные каналы размещаются на кухне и в санузле. Вытяжка из ванных комнат осуществляется через санузел с помощью переточных решёток. В качестве вытяжных решёток приняты решётки типа РВП2.

Аэродинамический расчет каналов

Произведем подбор сечения вытяжных каналов и решеток, обеспечивающих удаление из помещения расчетного количества воздуха при расчетном естественном давлении. В первую очередь определим естественное давление для каналов ветвей каждого этажа по формуле 6.2:

Реi = 9,81Нi(S-В), (6.2)

где

Реi — естественное давление для каналов i-го этажа, Па;

• Нi — разность отметок устья вытяжной шахты и середины вытяжной решетки рассчитываемого этажа, м;
• S — плотность воздуха при температуре 5С, кг/м3, определяется по формуле 3.12:

в — плотность воздуха при температуре tВ для рядовой жилой комнаты, определяется по той же формуле:

• H1=3,6+0,2+3,0+0,3+0,3=7,4 м;

• H2=0,5+0,3+3,6=4,4 м.

Произведем расчет естественного давления для 1-го и 2-гоэтажей:

• Ре1 = 9,817,4(1,27-1,20)= 5,08 Па;

• Ре2 = 9,814,4(1,27-1,20)= 3,02 Па.

Аэродинамический расчет воздуховодов начинаем с наиболее удаленной от вытяжной шахты ветви верхнего этажа, имеющей наименьшее естественное давление.

Результаты расчета приводятся в виде таблиц 6.3.1 и 6.3.2

Определение запаса давления на неучтённые потери давления:

Pni — суммарные полные потери давления по ветви i-го этажа от входа воздуха в решетку до выхода его из шахты в атмосферу, Па.

Запас давления должен составлять 5 — 10%.

Определение запаса давления на неучтённые потери давления по формуле 6.3:

(6.3)

Pni — суммарные полные потери давления по ветви i-го этажа от входа воздуха в решетку до выхода его из шахты в атмосферу, Па.

Запас давления должен составлять 5 — 10%.

Увязка параллельных ветвей

Для расчета параллельных ветвей вычислим расчетное давление в точке слияния потоков, расположенной на раннее рассчитанной ветви, по формуле 6.4:

Pр= Pei- PП(6.4)

где

Pei- расчетное естественное давление для ветви рассматриваемого этажа, Па

Pei= 3,02 Па,

РП — полные потери давления на общих с ранее рассчитанной ветвью участках, т.е. от точки слияния потоков до выхода в атмосферу, Па.

РП =0,523+0,616+0,774=1,913 Па; РР=3,02 — 1,913=1,007 Па;

• Определение полных потерь на участках, параллельных расчетной ветви представим в виде таблицы 6.4:

Таблица 6.4

№ уч.	L, м3/ч	l, м	Предварительный расчет
			а*b, мм	А, м2	V, м/с	R, Па/м	Rl, Па	РДИН, Па	?ж	Rl + ?жРД, Па
6	90	0	200*200	0,030	0,822	0,000	0,000	0,406	1,2	0,487
7	90	4,25	200*200	0,040	0,625	0,05625	0,239	0,234	1,6	0,613
Суммарные потери давления на расчетной ветви:	1,100

Определение запаса давления на неучтенные потери давления:

Условия запасу давления выполнено.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/teplotehnicheskiy-raschet-ograjdayuschih-konstruktsiy/

теплопередача стена вентиляция воздухообмен

СНиП 23-01-99*. Строительная климатология /Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 2000.

СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника /Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 2000.

СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий.

ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.

Еремкин А.И., Королева Т.И. Тепловой режим зданий: Учебное пособие. — М.: АСВ, 2000.

СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия/Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 1996.

СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование.

СНиП 2.08.01-89*. Жилые здания /Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 1999.